Gas Hydrateを利用した気体の海底貯蔵に関する研究

天然气水合物海底储气研究

基本信息

批准号：
03203240
负责人：
大垣一成
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-03203240/
关键词：
地球温暖化 CO_2問題海底貯蔵ガスハイドレ-ト結晶成長海洋汚染

项目摘要

本研究は水深6000m以上の海底に於ける天然地形を利用して高圧流体の貯蔵を行うことを最終目的とする基礎研究である。本研究では、第一歩としてCO_2・hydrate・水三相共存下でのhydrateの熱力学的物性と生成・分解速度を実測する。また電子顕微鏡察に基づき、hydrate結晶の成長機構を明らかにする目的で、水溶液からの溶質結晶構造を考察する。それらの結果を利用して、CO_2の海洋拡散に関するシュミレ-ションを行い、hydrate屋根の安定性と有効性を明らかにする。研究成果の概要(1)水溶液構造と結晶成長機構水溶液を重力場に長時間静置しておくと重力方向に密度勾配が生じることを実験的に確認した。この現象は溶液中に分子の凝集体が存在し、かつそれらが重力場でブラウン運動をしているとして説明できた。またUVスペクトルでも光の散乱が確認され、凍結しプリカの電子顕微鏡観察でも大きな凝集体が確認された。溶液の不均一性と同時に凝集体が結晶成長にどう係わっているのかを明らかにするのにはこれからの課題である。(2)hydrateの物性・反応・結晶成長新たに温度サイクル法と呼ぶ測定法を提案し、CO_2・hydrate・水三相共存状態での温度・圧力関係を実測した。同時にhydrate反応がCO_2濃度に関して擬一次反応として取り扱えることを確認した。hydrate結晶構造は、水溶液から成長した結晶と類似の二重構造であった。(3)hydrate膜の成長過程とシュミレ-ションこれらの結果を基に、貯蔵庫起ち上げにおけるhydrate屋根の生成機構をシュミレ-トした。hydrate分解によって生じるCO_2の拡散が仰制されることが示された。

这项研究是一项基本研究，其最终目标是在海床上以6,000m或更高的深度在海床上存储高压液体。作为这项研究的第一步，我们实际上将在存在CO_2，水合物和水三相的情况下测量水合物的热力学特性以及水合物的产生和分解速率。此外，基于电子显微镜，考虑到水溶液的溶质晶体结构被认为是为了阐明水合晶体的生长机理。这些结果用于模拟CO_2的海洋扩散，以确定水合屋顶的稳定性和有效性。研究结果的摘要（1）水溶液结构和晶体生长机制，我们实验证实，当将水溶液留在重力场中长时间时，密度梯度会朝着重力方向发生。这种现象可以解释为溶液中分子聚集体的存在，并且它们在重力场中的布朗运动。在紫外线光谱中也证实了光散射，并在PERA的冷冻电子显微镜观察中证实了大骨料。阐明溶液的异质性以及聚集体如何参与晶体生长将是未来的挑战。（2）水合物的物理特性，反应和晶体生长我们提出了一种称为温度循环方法的新测量方法，并测量了CO_2，水合物和水的三相状态的温度和压力关系。同时，证实可以将水合反应视为CO_2浓度的伪主要反应。水合晶体结构是一种双重结构，类似于从水溶液中生长的晶体的结构。（3）基于这些结果的水合膜的生长过程和模拟，我们在启动存储时模拟了水合屋顶形成的机理。结果表明，由水合分解引起的CO_2的扩散是弹性的。